Redes neuronales para la clasificación y segmentación de imágenes médicas

[ES] En este trabajo se va a abordar el problema de clasificación y segmentación de imagen médica mediante el uso de redes neuronales. En concreto, las imágenes han sido tomadas para casos de cáncer de piel. Una vez explorado el problema, compararemos la precisión de nuestras soluciones con otras universidades que han abordado el mismo problema.[EN] We are going to work in classification and segmentation of medical image using neural networks. Specifically, the images have been taken from skin cancer cases. Once we have explored the problem, we will compare the accuracy of our solutions with the solutions of other universities that have worked in the same problem.[CA] En este treball anem a abordar el problema de classificació i segmentació d’imatge mèdica amb l’ús de xarxes neuronals. En concret, les imatges s’han pres per a casos de càncer de pell. Una volta explorat el problema, compararem la precisió de les nostres solucions amb les d’altres propostes que han abordat el mateix problema.Verdeguer Gómez, J. (2020). Redes neuronales para la clasificación y segmentación de imágenes médicas. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/158739TFG

Determinación del índice de electrificación mediante el procesamiento de imágenes satelitales para la zona rural del área de concesión de la Empresa Eléctrica Regional Centro Sur. C.A.

La importancia de abordar el uso de herramientas tecnológicas para solventar problemáticas a las que la sociedad se enfrenta cada vez resulta más notoria. Dentro de estos problemas se puede encontrar la determinación del índice de electrificación, indicador que permite medir el nivel de acceso a la energía eléctrica. En Ecuador, encontrar esta métrica se limita a la aplicación de censos que resultan costosos y requieren de grandes cantidades de personal. Así, en el presente trabajo se aplicó Deep Learning para el análisis de imágenes satelitales en el software ArcGIS Pro, cuyo objetivo implica extraer las huellas de las viviendas en 18 parroquias del cantón Cuenca como muestra representativa del área rural de concesión de la Empresa Eléctrica Regional Centro Sur (Centrosur). Para esto se propone trabajar con Redes Neuronales Convolucionales, utilizando el modelo Mask-RCNN, obteniéndose resultados con una precisión promedio de aproximadamente el 94% y un F1 Score del 84%. Finalmente se calcula la métrica correspondiente al índice de electrificación y se realiza una comparación con las estadísticas proporcionadas por el Instituto Nacional de Estadística y Censos (INEC).The importance of addressing the use of technological tools to solve problems facing society is becoming more and more evident. Among these problems is the determination of the electrification index, an indicator that allows measuring the level of access to electricity. In Ecuador, finding this metric is limited to census applications that are expensive and require a large number of staff. Thus, in the present work, Deep Learning was applied for the analysis of satellite images in the ArcGIS Pro software. The objective is to extract the traces of the houses in 18 parishes of the Cuenca canton as a representative sample of the rural concession area of the “Empresa Eléctrica Regional Centro Sur” (Centrosur). For this, it is proposed to work with Convolutional Neural Networks, using the Mask-RCNN model, obtaining results with an average precision of approximately 94% and an F1 Score of 84%. Finally, the metric corresponding to the electrification index is calculated and a comparison is made with the statistics provided by the “Instituto Nacional de Estadística y Censos” (INEC).Ingeniero EléctricoCuenc

Un método de segmentación de imágenes digitales tridimensionales por crecimiento de regiones

El proceso de segmentación de imágenes digitales 3D en objetos de interés es de gran importancia, especialmente en el campo de la medicina. No obstante, si bien son varios los enfoques planteados, no existen aún soluciones definitivas ni algoritmos generalmente aplicables. En este trabajo se presenta una estrategia para la segmentación de imágenes digitales tridimensionales basada en el crecimiento de regiones. Además, el algoritmo se complementa con la generación inmediata de la descripción por triangulación de las superficies obtenidas, incluyendo su suavizado y tratamiento de situaciones conflictivas. El esquema propuesto resulta en una alternativa más robusta y a la vez económica que otros métodos actualmente empleados.Eje: Geometría computacionalRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Protocolo de estimación del volumen de ulceraciones de leishmaniasis cutánea a través de la comparación entre las técnicas de fotogrametría digital y del escáner láser 3D

La Leishmaniasis Cutánea (LC) es una enfermedad tropical de evolución crónica que se produce por parásitos del género Leishmania y consiste en la aparición de úlceras granulares en la piel, causadas por la picadura del mosquito denominado Leishmania o Manta Blanca. Asimismo, la población que la padece está ubicada en zonas rurales y en lugares muy alejados de los hospitales de la ciudad de Lima; en donde los hospitales no poseen medios tecnológicos suficientes y personal capacitado para realizar un seguimiento respecto al tratamiento a seguir después de la consulta realizada al doctor tratante y a los médicos investigadores de dicha enfermedad. En segundo lugar, existe la probabilidad de comprobar la hipótesis de que el volumen de la ulceración de LC puede ser utilizado como una métrica para la obtención de un indicador biomédico que sirva de ayuda al doctor tratante; y de esa forma disponer de un protocolo útil que indique la evolución de la enfermedad mediante un tratamiento adecuado. Por esta razón, se propuso realizar un registro de puntos mediante un protocolo de estimación del volumen de ulceraciones de LC a través de la comparación entre las técnicas de fotogrametría digital y del Escáner Láser 3D. Para ello, se utilizaron los programas Agisoft PhotoScan Profesional, MeshLab Versión 1.3.2, Cloud Compare Versión 2 y MatLab 7.12.0; para crear reconstrucciones tridimensionales. Además, se realizaron una serie de experimentos con maniquíes de lesiones de LC de diferentes tamaños (pequeño, mediano y grande) para establecer el protocolo de fotogrametría digital más adecuado de acuerdo a las métricas de exactitud y precisión. Para ello, se utiliza los seis modelos del MeshLab para calcular el volumen de cada uno (incluyendo el modelo del Escáner Láser 3D) mediante la interpolación Spline en el software MatLab. Además, se calcula la desviación estándar del volumen (mediante el cálculo del error de precisión del volumen en porcentaje) para cada maniquí de LC (pequeño, mediano y grande), sin incluir el valor del volumen del Escáner Láser 3D. En consecuencia, la presente tesis brinda información respecto a la estimación del volumen de maniquíes de ulceraciones de LC, mediante el diseño del protocolo de fotogrametría digital PMM (Protocolo Mosaico Mejorado); la cual es comparable con las métricas del volumen obtenidas con el Escáner Láser 3D, considerando los siguientes errores de precisión del volumen para cada maniquí de LC (pequeño, mediano y grande) : 11 %, 13 % y 8 % ; respectivamente. Además, se obtuvieron los errores de exactitud del volumen para cada maniquí de LC (pequeño, mediano y grande; respecto al valor del volumen del Escáner Láser 3D ) y son los siguientes: 9 %, 9 % y 10 % ; respectivamente. Finalmente, el error porcentual de la exactitud para el cálculo del volumen mediante el Protocolo Mosaico Mejorado (PMM), son aceptables y menores o iguales al 10% para los maniquíes pequeño, mediano y grande.Tesi

Desarrollo de un modelo tridimensional de ventrículos humanos anatómicamente detallado para simulación de electrofisiología cardíaca

[EN] First, an exhaustive revision of the state of art on 3D cardiac models has been carried out, focusing on material and methods used for their construction. As main goal of the work, a 3D cardiac model has also been developed based on in-vivo medical images, including a realistic representation of the two whole ventricles up to the cardiac valves' planes, the cardiac fiber orientation, the cardiac conduction system and an ischemic scar on the left ventricle due to a myocardial infarction. This model has been constructed to be used in 3D realistic cardiac electrophysiology simulations.[ES] En primer lugar, se ha realizado una exhaustiva revisión del estado del arte sobre los modelos cardíacos 3D, prestando especial atención al material y los métodos empleados en su construcción. Como objetivo principal del trabajo, también se ha desarrollado un modelo cardíaco 3D a partir de imagen médica in-vivo, incluyendo una representación realista de los dos ventrículos completos hasta los planos de las válvulas cardíacas, la orientación de las fibras cardíacas, el sistema de conducción cardíaco y una escara isquémica sobre el ventrículo izquierdo provocada por un infarto de miocardio. Este modelo se ha construido para su uso en simulaciones realistas de electrofisiología cardíaca en 3D.López Pérez, AD. (2013). Desarrollo de un modelo tridimensional de ventrículos humanos anatómicamente detallado para simulación de electrofisiología cardíaca. http://hdl.handle.net/10251/44340Archivo delegad

Segmentación y reconstrucción simultánea del volumen del hígado en imágenes de tomografía computarizada

En la práctica clínica, el volumen del hígado es un parámetro importante en evaluaciones pre-quirúrgicas y en procesos terapéuticos. La estimación de este parámetro usualmente se consigue empleando las segmentaciones del hígado realizadas manualmente, pero la obtención de éstas es un proceso lento, monótono, y no siempre hay reproducibilidad de los resultados. Diferentes métodos para la segmentación del hígado se han propuesto en la literatura reciente con resultados aún no concluyentes, dada la variabilidad de la forma de este órgano (asociada a deformaciones producidas por algunas patologías), y lo borrosas que se hacen sus fronteras por la presencia de tejidos adyacentes con intensidades similares. En este documento se propone un método semiautomático para la segmentación, reconstrucción y estimación del volumen del hígado en imágenes de Tomografía Computarizada (TC). El método consiste en deformar automáticamente una superficie que arranca con la forma de un hígado promedio y que ha sido previamente ajustada de forma manual sobre la región del hígado de interés, para alcanzar rápida y adecuadamente las fronteras de este órgano. La dinámica de la deformación depende de intensidades y gradientes, y de restricciones de suavidad de la superficie, hasta cumplir un número dado de iteraciones. Resultados de las segmentaciones de 30 hígados, muestran la robustez del método ante la ariabilidad de la forma y fronteras difusas de estos órganos, dos problemas principales de la segmentación. /Abstract In the clinical practice, estimation of the liver volume is an important parameter for pre-surgical evaluations and therapeutic process. Usually, this volume quantification is obtained from manual liver segmentations, process which turns out to be slow and tedious, and with low reproducibility. Different methods for liver segmentation have been recently proposed with no conclusive results, given the liver shape variability (associated to eformations caused for some pathologies), and the diffuse boundaries, by the presence of adjacent tissues with similar intensities. In this work a semi-automatic method for segmentation, reconstruction and estimation of the liver volume in Computed Tomography (CT) images is proposed. The method consists in automatically deforming a surface with an average liver shape, which has been previously adjusted by hand over the liver region of interest, aiming to reach fast and proper the boundaries of this organ. The dynamic of the deformation depends on intensities and gradients, and on restrictions of the smoothness surface, until a fixed number of iterations. Results over 30 liver segmentations show that the method is robust to the variability of the shape and the diffuse boundaries of these organs, the two main problems of this kind of segmentation.Maestrí

Nuevas técnicas diagnósticas de las enfermedades respiratorias : análisis de imagen

In the present thesis 3 detailed studies were carried out that spring from 3 different diagnostic techniques that include bronoscopy, tuberculine bacillus infection diagnosis, and the control of oxygen therapy in chronic patients. All three studies were based on image analysis. In the first study we applied ultrasound techniques through broncoscopy (EBUS) and evaluated the images of 12 malignant ganglios and 11 benign mediastine ones in patients suspected as having pulmonary neoplastic disease. A previous process was applied to improve the quality of the image and enhance their features. Morfologic and texture parameters were anaylized such as texture of the ultrasounds and fractal dimensión that express the relation between the area and the perimeter of the structures that appear in the image, as well as characteristics of internal structure convolucionated of the hiliary and mediastine structures. The fractal dimensión was lower in the malignant ganglios compared to non-malignant ones (1.47(0.09), 1.53(0.10) mean (SD), respectively, Mann Whitney U test p<0.005)). In conclusion the fractal dimensión of ultrasound images of the mediastine ganglios obtained through endobronquial ultrasound differ depending on whether they are benign or malignant. In the second study a new method of evaluation was implemented of the tuberculine skin reaction with an Infrared camera. In this study 34 subjects participated that had been in contact with people infected with the bacillus. (46.8± 16.9 years), (12/22 men/women). The test reading was performed by the standard exploratory method and after taking an image of the puncture site on the forearm, using an Infrared Fluke Camara (320x240) situated 40 cm above the forearm. The IR image was processed using conventional image processing techniques (Canny edge detection, Hough transformer). From the previously segmented regions the following parameters are extracted: Maximum temperature , mean and mínimum in Cº, surface area and diameter of the area of segmented reaction. Results: 3 areas of segmentation were established: Area 1, called "papule", area 2 "eritema" and area 3 "background". The differences in temp between areas 1 and 2 in the group with positive IR reaction were significant with a mean temp. difference of 0.45 Cº ( T Test, p<0.05). The difference between the mean temp. of the central area of both groups was 1.11 Cº (T Test, p<0.05). The regression coefficient between the diameter measured by examination was R=0.65, R2=0.42, ( p<0.001), in all subjects with a positive PPD. We can conclude that the tuberculine injection produces an inflammatory reaction that can be easily readed with a IR application. The third study yielded data regarding the effects that applied oxygen therapy over a short period to time has on the psychomotor status of patients with chronic hypoxemia. Eight patients (7 men and 1 woman, mean age 69.5 (9.9) years (mean SD) affected by Hypoxemia (Pa O2 62.2(6.9) mmHg, participated. They performed drawings: a house and a clock. The tests were undertaken before and after inhaling O2 during 30 minutes. Results: The speed of drawing increased after inhaling O2 while making the house drawing (speed 27.6(5.5) mm/s basal, 30.9(7.1) mm/s with O2, mean(SD), p<0.025, Wilcoxon Test). The drawing time "down" decreased (i.e. For the house; "down time" 20.7 (6.6) s basal, 17.4 (6.3) s with O2 , p<0.017, Wilcoxon Test). The drawing time "down" or the fraction of time that the pencil is in contact while performing the drawing decreased. ((i.e. For the house: "time down" 20.7(6.6) s basal, 17.4(6.3) s con O2 , p<0.017, Wilcoxon Test). In conclusion, this study shows that in patients with chronic hypoxemia, the administration of O2 at a low concentration during a short period of time produces changes in psychomotor function that can be measured through the drawing analysis.En esta tesis se han realizado tres estudios aplicando tres técnicas diagnósticas diferentes que incluyen broncoscopia, diagnóstico de la infección por el bacilo de la tuberculosis y el control de la oxigeno terapia en pacientes crónicos. Todos los estudios están basados en el análisis de imagen. En el primer estudio mediante la técnica de ultrasonografia a través de broncoscopio (EBUS) se evaluaron las imágenes de 12 ganglios mediastinitos malignos y 11 benignos en pacientes con sospecha de neoplasia pulmonar. Un procesamiento previo de la imagen fue aplicado para mejorar la cualidad de la misma. Se analizaron parámetros de textura y morfología así como la dimensión fractal que expresa la relación entre área y perímetro de las estructuras que aparecen en la imagen. La dimensión fractal fue más baja en los ganglios malignos comparados con los benignos (1.47(0.09), 1.53(0.10) (media(sd)) respectivamente. (Mann Whitney U test p<0.005). En conclusión la dimnensión fractal de las imágenes de ultrasonidos de los ganglios mediastinitos (EBUS) difieren dependiendo de si son o no malignos. En el segundo estudio se implemento un nuevo método de evaluación de la reacción dérmica a la tuberculina mediante una cámara de infrarrojos (IR). Participaron 34 sujetos que habían estado en contacto con pacientes infectados con el bacilo tuberculoso (46.8±16.9 años), (12/22 hombres/mujeres). La lectura fue realizada mediante exploración convencional y una cámara IR Fluke (320x240) situada a 40 cm del antebrazo en el lugar de punción. La imagen IR se proceso mediante detección Canny y la transformación de Hough). Resultados: Se describieron 3 áreas de segmentación, área 1 o pápula, área 2 o eritema y área 3 o background. Las diferencias de temperatura entre la 1 y 2 en el grupo IR positivo fue de 0.45 Cº (T test, p<0.05). La diferencia de Temp. Entre ambos grupos fue de 1.11 Cº (T test, p<0.05). El coeficiente de regresión entre ambos métodos fue de R=0.65, R20.42 (p<0.001) en los IR +. Concluimos que la inyección de tuberculina produce una reacción inflamatoria que puede ser medida por una cámara IR. En el tercer estudio se estudiaron los efectos de la oxigenoterapia a corto plazo sobre el estado psicomotor de los pacientes afectos de hipoxemia crónica. Participaron 8 pacientes afectos de hipoxemia (7/1 hombres/mujeres, edad 69.5(9.9) años (PaO2 62.2(6.9) mmHg). Desarrollaron dibujos (una casa y un reloj) antes y después de la inhlación de O2 durante 30 min. Resultados: La velocidad del trazado aumento con la casa((27.6(5.5) mm/s basal, 30.9(7.1) mm/s con O2 , p<0.025) Wilcoxon test). El tiempo abajo (contacto lapiz-tabla) disminuyo para la casa (20.7(6.6)s basal 17.4(6.3)s con O2, p<0.017, Wilcoxon test). En conclusión este estudio indica que en pacientes con hipoxemia crónica, la administración de O2 a bajas concentraciones durante un periodo corto de tiempo produce cambios en la función psicomotora que pueden ser medidos mediante el análisis del trazado de dibujosPostprint (published version

Entre el modelo de ciudad compacta y las lógicas empresariales. Fragmentación del espacio urbano residencial en la Ciudad de Córdoba, 1991-2010

El objetivo general de esta investigación es explicar las tensiones que se generan entre los modelos de ciudad planificada y las lógicas empresariales de desarrollo urbano en el marco del proceso de fragmentación del espacio urbano residencial en el Municipio de Córdoba entre 1991 y 2010.El abordaje metodológico empleado en la tesis es el análisis documental entendido en un sentido amplio que contempla los documentos escritos y la producción visual, tangible y material en la que es posible inscribir a la arquitectura y la ciudad. Para este análisis se utilizan herramientas de la morfología urbana y se trabaja en una escala macro y otra micro. El trabajo busca construir conocimiento sobre una ciudad intermedia.El cuerpo central de la tesis se divide en 4 capítulos: el primero, identifica y analiza la morfotipología de las urbanizaciones residenciales cerradas; el segundo, explica cómo evolucionan las ideas y los abordajes de planificación urbana elaborados por las oficinas técnicas del municipio a la luz de los cambios en las gestiones municipales; el tercero identifica el contenido físico-espacial de las estrategias utilizadas por las empresas de desarrollo urbano para impulsar transformaciones residenciales; el cuarto, analiza la evolución del marco normativo que regula el espacio urbano en particular al sector residencial a la par de la cambiante relación entre las empresas de desarrollo urbano y las áreas de planificación del municipio. Las notas de cierre incorporan lecturas transversales a las cuatro dimensiones planteadas y repasan sobre los principales hallazgos y debates abiertos.Fil: Lemma, Martín Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Autor; . Universidad Nacional de General Sarmiento; Argentin

ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁTENES PARA LA OBTENCIÓN DE LA TRAYECTORIA DE LOS VECTORES DE POSICIÓN DEL CAMARÓN Y LA JAIBA

El procesamiento digital de imágenes es un área de la ciencia y la tecnología cuyo desarrollo ha crecido enormemente durante los últimos años. Este desarrollo se debe entre otras cosas a los grandes avances en la fabricación de los circuitos integrados y a las nuevas tecnologías de computación. En el ámbito del procesamiento de imágenes esta Tesis estudia el impacto del hardware y el software en un sistema de adquisición de imágenes en tiempo real que se usa en la investigación del comportamiento depredador-victima de animales marinos. Esta investigación nace del estudio de la conducta de animales marinos, y en específico en el análisis de las trayectorias de escape del camarón Litopenaeus vannamei, el registro de los eventos se graban en video y un investigador posteriormente revisa los mismos para encontrar las interacciones entre la jaiba y el camarón, y una vez detectadas dentro de los videos, se evalúa cuadro por cuadro cada una de estas interacciones para marcar en el monitor los puntos importantes, y poder calcular ángulos (manualmente en el monitor), velocidades (manualmente, en base a distancia medida en el monitor y número de cuadros transcurridos), entre otras. La respuesta inicial de escape del animal, está determinada por el movimiento rotacional y la energía cinemática con la que se mueve. En esta Tesis se plantea una solución para resolverlo de manera automática, aumentando la eficiencia de los investigadores y reduciendo los errores debido a los métodos manuales que se están utilizando. Esta Tesis tiene como objetivo fundamental generar una instrumentación (hardware y software) para el seguimiento en tiempo real de diferentes especies en el estudio de la conducta de animales marinos, en especifico, en esta Tesis los experimentos que se realizaron fueron para estudiar la conducta de camarones ante la presencia de un depredador natural (jaiba). Sin embargo los algoritmos desarrollados pueden ser adaptados fácilmente para el estudio de animales fuLuján Ramírez, CA. (2012). ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁTENES PARA LA OBTENCIÓN DE LA TRAYECTORIA DE LOS VECTORES DE POSICIÓN DEL CAMARÓN Y LA JAIBA [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17502Palanci